[发明专利]具有多气体入口的电化学气体传感器

说明书

一种电化学气体传感器，包括具有多个入口通路的传感器壳体，其中多个入口通路中的每个入口通路具有不大于11,309μm²的横截面积。电化学气体传感器进一步包括壳体内的响应分析物气体的工作电极以及传感器壳体内的与工作电极离子接触的电解质。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月16日提交的美国临时专利申请号62/395,499和2017年8月24日提交的美国专利申请号15/685,432的优先权，其公开内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

提供以下信息以帮助读者理解本发明所公开的技术以及这些技术可能在其中被典型地使用的环境。除非文中另有明确说明，否则本文中所使用的术语并非旨在局限于任何具体的狭义阐释。本文阐述的参考文献可以帮助理解本发明的技术或背景。本文引用的所有参考文献的公开内容均以引用方式并入本文。

电化学传感器的性能(包括灵敏度和响应时间)随着诸如温度和相对湿度等环境条件的变化而波动。由于这种波动，建议频繁校准电化学传感器。此外，效果在某种程度上是可预测的，并且可以使用各种技术对传感器输出进行补偿。然而，希望减小由例如环境条件等变化引起的波动幅度和速度，以降低频繁校准需求，并为传感器响应提供更精确的校正。

发明内容

在一个方面，一种电化学气体传感器包括具有多个入口通路的传感器壳体，其中多个入口通路中的每个入口通路具有不大于11,309μm²的横截面积或几何面积(例如，对应于具有不大于120μm的平均直径的入口通路)。电化学气体传感器进一步包括壳体内的工作电极，工作电极响应分析物气体，以及传感器壳体内的电解质，电解质与工作电极离子接触。在许多实施例中，多个入口通路中的每个入口通路具有不大于2827μm²的横截面积或几何面积(例如，对应于具有不大于60μm的平均直径的入口通路)或不大于1257μm²的横截面积(例如，对应于具有不大于40μm的平均直径的入口通路)。

在许多实施例中，多个入口通路的累积几何面积(即多个入口通路中的每个入口通路的横截面积或几何面积的累积总和)在0.25mm²-2.25mm²的范围内。传感器可以，例如，适于检测5000ppm及以下，1000ppm及以下，或100ppm及以下的分析物气体的浓度变化。

在许多实施例中，传感器适于检测除氧气之外的分析物气体的浓度变化。电解质可以，例如，是吸湿性电解质(例如，含水电解质)。在许多实施例中，电解质包括酸性水溶液。如本文中所使用的，术语“吸湿性”是指倾向于从周围环境吸收水分的材料。

在另一方面，一种检测分析物气体的方法包括提供电化学气体传感器，电化学气体传感器包括具有多个入口通路的传感器壳体，多个入口通路中的每个入口通路具有不大于11,309μm²的横截面积或几何面积(例如，对应于具有不大于120μm的平均直径的入口通路)，壳体内的工作电极，工作电极响应分析物气体，以及传感器壳体内的电解质，电解质与工作电极离子接触；以及测量传感器的响应。在许多实施例中，电化学气体传感器可以，例如，进一步具有上述属性。

在另一方面，一种制造电化学气体传感器的方法包括提供具有多个入口通路的传感器壳体，多个入口通路中的每个入口通路具有不大于11,309μm²的横截面积或几何面积(例如，对应于具有不大于120μm的平均直径的入口通路)，提供壳体内的工作电极，工作电极响应分析物气体；以及提供传感器壳体内的电解质，电解质与工作电极离子接触。在许多实施例中，电化学气体传感器可以，例如，进一步具有上述属性。